首页 > 探索

地球大气层高处的冰云有助于预测气候变化

时间:2023-08-12来源:网络作者:小白

  据美国太空网(Rebecca Sohn):一项即将到来的美国宇航局的任务将提供一个前所未有的对地球大气中高海拔冰云的观察。

  美国宇航局的偏振亚毫米冰云辐射计(PolSIR)是一种旨在研究地球热带和亚热带地区高空形成的冰云的仪器。一对相对低成本的传感器将被安装在两颗小卫星上,并被发射到低地球轨道,在那里他们将收集冰云在一天中如何变化的数据。这些数据将帮助科学家们更好地理解这些冰云是如何对气候变化做出反应的,以及它们在未来可能如何影响我们的气候。

  “研究冰云对于改善气候预测至关重要——这将是我们第一次能够如此详细地研究冰云,”美国宇航局华盛顿总部科学任务理事会副主任尼古拉·福克斯在一份声明中说。

  这项任务的设备是两对相同的辐射计,它们将测量来自云层的电磁辐射。辐射计将记录两种不同频率的红外辐射:325和680千兆赫。每对辐射计都将搭载一颗立方体卫星,这是一颗一英尺多高的迷你卫星。这两颗立方体卫星将相隔3至9小时运行,使它们能够在24小时内连续收集冰云数据。

  美国宇航局地球科学部门负责人卡伦·圣·杰曼在声明中说:“这些辐射计测量云发出的辐射能,将大大提高我们对冰云在一天中如何变化和响应的理解。”

  PolSIR是美国宇航局地球风险计划的一部分,这是一组相对低成本的任务,旨在探索地球,提高我们预测未来变化的能力。地球风险计划是通过公开的、竞争性的拨款申请来选择的。由范德比尔特大学的一个小组提交的PolSIR团队将获得3700万美元的资助,以支付运营成本(不包括发射成本)。范德比尔特大学地球与环境科学系主任拉尔夫·本纳兹将与马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心的吴栋一起领导这项任务。

  该任务加入了美国宇航局的许多其他以地球为中心的任务,包括最近启动的热带实验和TEMPO任务,这两项任务也是地球风险任务。在2022年12月的首届气候变化峰会上,美国宇航局强调了几项地球科学任务,这将有助于我们了解气候变化对我们星球的诸多影响。

  根据范德比尔特大学的声明,如果一切按计划进行,PolSIR计划于2027年发射。

木星是气态行星,如果把木星上的气体全部吹走,会有什么结果?

木星是一颗巨大的气态行星,其质量约为地球的318倍,体积更是高达地球的1300多倍,在太阳系八大行星中,木星是绝对的“老大”,这使得我们人类对这颗巨大的行星格外关注,关于木星的各种稀奇古怪的问题也层出不穷。比如说有人就提出了这样一个问题:既然木星是气态行星,那如果把木星上的气体全部吹走,会有什么结果呢?下面我们就来讨论一下。首先要讲的是,所谓的气态行星并不是指全部是由气体构成的行星,而是指不以岩石或者其他类型的固体为主要成分、没有确定的固态表面的行星,也就是说,气态行星也是可以拥有固态核心的。那么木星到底有没有固态核心呢?其实这个问题的答案也是科学家们很想知道的。尽管以人类当前的科技水平,暂时还不能直接进入到木星深处去直接探索,但通过探测器在木星附近收集到的数据,我们还是可以间接猜测出木星的内部结构。如上图所示,在探测器飞越木星的过程中,其发出的无线电信号会因为木星的引力变化而出现细微的多普勒频移,通过大量对照探测器的实际轨道和理论轨道的差异,就可以构建出木星的重力场模型,进而猜测出木星内部的质量分布。科学家根据“先驱者10号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”、“伽利略号”、“朱诺号”等多个探测器传回的数据猜测出,木星很可能存在一个由重元素构成的固态内核,其质量在地球的12倍至45倍之间注:这里的重元素是指比氢和氦更重的元素。因此科学界普遍认为,木星应该有一个致密的固态核心,其外包裹着大量的氢和氦注:木星主要由氢和氦构成,其中氦占其质量的大约4分之1,其他的绝大部分都是氢。由于随着深度的增加,木星上的物质会逐渐变得更热、也更致密,因此木星的结构应该是:最外层是气态的氢和氦,当深度增加到一定程度时,氢和氦就以液态存在,而在更深的位置,极端的压强会将氢原子中的电子“挤”出来,使得它们像金属一样可以导电,这种状态的氢也被称为“金属氢”,在此之下就是木星的固态核心大概如下图所示。据此我们可以得出,木星上层的气体一旦消失,木星上的那些原来处于高压状态下的液态氢、液态氦以及“金属氢”都会因为失压而转变成气体,在这种情况下,如果把木星上的气体全部吹走,其结果就是木星会失去几乎所有的氢和氦,只剩下一个比原来小得多的固态核心。值得一提的是,虽然我们人类目前并没有能力把像木星这样的气态行星上的气体全部吹走,但宇宙中那些能量巨大的太阳却可以做到。从理论上来讲,假如一颗气态行星与其主太阳的距离太近,它的气体就会被主太阳不断地剥离,久而久之,这颗气态行星就会只剩下一个固态核心如果它有的话,科学家给这种奇特的天体起了一个奥秘的名字——“冥府行星”Chthonian planet。有意思的是,我们有可能已经发现了一颗“冥府行星”。这颗星球被命名为“TOI-849b”,距离地球大约730光年,由“凌星系外行星巡天卫星”TESS于2020发现,其主太阳被命名为“TOI-849”,是一颗与太阳相似的黄矮星。观测数据表明,“TOI-849b”的体积与我们太阳系中的海王星差不多,但它的质量却大约是海王星的2.3倍,地球的39.1倍,密度约为5.2克/立方厘米,与像地球这样的岩石行星相当。另一方面来讲,“TOI-849b”距离它的主太阳非常近,以至于其表面温度可以高达1530摄氏度左右,并且大约每18个小时,它就会完成一次公转。所以我们可以做一个合理的猜测,“TOI-849b”曾经是一颗与木星相似的气态行星,后来因为某种原因迁徙到了距离其主太阳非常近的轨道,在此之后,它的气体就持续地被主太阳“吹”走,最终演化成了一颗“冥府行星”,而这也很可能就是木星上的气体被全部吹走后的结果。好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

小行星可能已经从星际云中获得了生命的基石

这张生动的照片让我们得以一窥一个由翻滚的尘埃和气体组成的洞穴,那里有成千上万颗太阳正在形成。这幅图像是由美国宇航局/ESA哈勃宇宙望远镜上的高级巡天相机 ACS拍摄的,代表了这个被称为猎户座星云的区域有史以来最清晰的图像。超过3000颗不同大小的太阳出现在这幅图像中。其中一些从未在可见光下出现过。 Image credit: 美国宇航局, ESA, M. Robberto Space Telescope Science Institute/ESA and the Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team 神奇的地球uux.cn据美国宇宙网 By Keith Cooper:新的研究发现,星际云可能在制造有助于制造生命基石的条件方面发挥了主要作用。氨基酸是生命的关键成分,最初可能是在星际分子云中产生的,就像太阳系形成时的分子云一样,然后缠绕在小行星上,这些小行星后来坠毁在地球上,并带走了氨基酸。碳质球粒陨石富含氨基酸和胺 后者是含氮有机化合物,是地球生命中蛋白质和物种细胞的关键成分。因此,了解氨基酸在哪里以及怎么形成,对于更好地了解生命的起源非常主要。由得克萨斯州圣安东尼奥西南研究所 SwRI的欧阳丹丹·卡西姆和NASA戈达德宇宙飞行中心的克里斯托弗·马泰雷兹领导的科学家们,通过在实验室“小行星相关条件下”创造氨基酸和胺,朝着弄清它们在宇宙中的形成位置迈出了一大步。许多研究都集中在试图模拟碳质球粒陨石中氨基酸的形成,碳质球粒陨石是来自富含碳的小行星的陨石,形成于45亿年前太阳系的黎明。卡西姆和马特雷斯的研究将时间追溯到更久远的星际气体和尘埃云,太阳和行星最后就是从那里形成的。卡西姆在SwRI发表的一份声明 在新标签中打开中说:“小行星的构成源自母体星际分子云,其中富含有机物。”“虽然没有星际云中存在氨基酸的直接证据,但有胺的证据。分子云可能提供了小行星中的氨基酸,并将其传递给陨石。”因此,卡西姆开始在星际云中复制条件,试图形成氨基酸。她使用了星际云中常见的冰,如氨、二氧化碳、甲醇和水,并用范德格拉夫发电机发出的高能质子轰击它们,以复制宇宙射线在宇宙中照射的冰。质子轰击将冰分子打碎,然后组成部分重新组合成更复杂的有机分子,包括胺和氨基酸,如乙胺和甘氨酸,这就是Qasim所谓的“有机残留物”——一种粘稠的粘液。为了确定氨基酸在多大程度上是从小行星条件下形成的,以及在多大程度上是从星际分子云中继承的,研究人员模拟了胺和氨基酸在星际分子云中的形成,形成了有机残留物。然后,他们在小行星相关条件下处理残留物,也称为水蚀变。 Image credit: SwRI当太阳系从分子云形成时,这些胺和氨基酸会被转移到含碳的小行星上,并最后通过小行星撞击和陨石坠落带到地球。然而,卡西姆制造的胺和氨基酸的丰度与它们在碳质球粒陨石中的丰度不匹配。Materese想知道是否有一个额外的阶段,更多的胺和氨基酸在小行星内部形成,这些小行星在形成后不久仍然是温暖的,并含有液态水。Qasim和Materese的团队在类似小行星的条件下进一步处理了有机残留物样本。他们发现,不仅来自星际云的胺和氨基酸的比例保持完整,而且一些氨基酸的丰度,如甘氨酸,在温暖和水的水性变化7天后翻了一番。卡西姆在NASA的一份声明中说:“主要的是,生命的组成部分不仅与小行星的过程有着密切的联系,而且与母星际云的过程也有着密切的联系。”然而,有一个警告。即使考虑到小行星的加工过程,胺和氨基酸的丰度仍然与碳质球粒陨石中发现的丰度不太匹配。陨星落到地球上后,可能已经被地球上的有机物质污染,改变了它们的氨基酸含量。因此,卡西姆和马泰雷斯,以及他们的许多同事,都在急切地等待着NASA的OSIRIS-REx任务访问过的碳质小行星贝努鸟的样本返回。这些样本将于2023年9月24日在宇宙舱中降落到地球,并将代表自太阳系诞生以来地球上未被生命污染的原始物质。结合来自JWST的关于星际云冰成分的最新详细信息,科学家们可能最后能够确定氨基酸是在我们的太阳系还是在星际空间形成的。如果是前者,那么生命可能是我们太阳系独有的。如果是后者,那么氨基酸应该遍布银河系,提高其他太阳周围的行星上存在生命的可能性。这项研究发表在1月9日的《美国化学学会地球和空间化学》杂志上。
>推荐阅读
俄罗斯宇航员成为第一个乘坐欧洲机械臂进行国际空间站宇宙行走的人 科学家重现风神卫星从太空坠落地球的场景 光环,谁更胜一筹?木星或者土星? 地球、太阳是庞然大物还是渺小如尘埃?未解谜团:宇宙到底多大? 如果黑洞进入太阳系,这画面,我不敢想 中国天眼最新发现,“黑寡妇”正在吞食伙伴,宇宙这么弱肉强食? 为何地球的一天有24小时长 太阳是怎么阻止它变长的? 詹姆斯·韦伯宇宙望远镜拍摄的新图像揭示了惊人的土星及其光环秘密究竟是什么? 太阳系五个令人难以置信的壮丽陨石坑 詹姆斯·韦伯宇宙望远镜在遥远的星球VHS 1256 b上发现旋转的沙砾状云 新研究拼凑出第一张详细的月球水分布广域 《地球的未来》杂志:新研究指标志性的尼罗河三角洲面临生存威胁 x射线揭示450岁的第谷超新星怎么成为一个很大的宇宙粒子加速器 研究解释了土卫二如何从其表面下的海洋中喷射出粒子 太阳释放出很大的X2级太阳耀斑 詹姆斯·韦伯宇宙望远镜捕捉到遥远宇宙岛太阳形成的第一阶段 火星上的深裂缝和水蚀谷 宇宙中宇宙岛间的气体比它应该的温度要高一点 “暗光子”可能是罪魁祸首 斯皮策宇宙望远镜发现新生太阳以惊人速度进食 并通过频繁进食成长 一个复杂的太阳黑子在太阳表面爆发强烈的X1.2级太阳耀斑
>特别推荐 >火热推荐